基于PLC和觸摸屏的雙頭盲孔鉆機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-工業(yè)控制
O 引 言
雙頭盲孔鉆機(jī)是一種在實(shí)體材料上進(jìn)行鉆孔加工的常用機(jī)床，廣泛應(yīng)用于模具、汽車、機(jī)床制造等行業(yè)的零件加工生產(chǎn)當(dāng)中。傳統(tǒng)的手工加工，不僅速度慢，而且還極容易出錯(cuò)，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)率低下。
可編程邏輯控制器(PLC)具有穩(wěn)定性好，控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，常被當(dāng)作控制器來(lái)使用；而觸摸屏的加入，即增強(qiáng)了人機(jī)交互的空間，還能在一定程度上減少PLC的外部I／O點(diǎn)的使用以及減輕系統(tǒng)連線復(fù)雜程度，由二者組合在一起的控制系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。
這里采用松下PLC(FP—X(260T)與威綸觸摸屏(Weinview MT506)設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)。實(shí)踐效果表明，完全能夠達(dá)到雙頭盲孔鉆機(jī)的沒(méi)計(jì)要求。
l 工藝控制要求與控制系統(tǒng)組成
雙頭盲孔鉆機(jī)機(jī)械圖如圖1所示，它主要由6個(gè)氣缸，4個(gè)步進(jìn)電機(jī)，2個(gè)主軸電機(jī)組成。其中，氣缸1起到壓緊加工件的作用；氣缸2用于定位作用，使得刀具與加工點(diǎn)處在同一水平線上；氣缸3起緊固加工件的作用，防止加工時(shí)加工件因外力松動(dòng)滑離加工位置；氣缸4用于旋轉(zhuǎn)工件，當(dāng)一個(gè)表面加工完成，需要進(jìn)行第二個(gè)表面加工，進(jìn)行第二次加工時(shí)，需要將加工件旋轉(zhuǎn)一次；氣缸5，6起到對(duì)準(zhǔn)加工件中心位置的作用。
4個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別控制4個(gè)軸向運(yùn)動(dòng)，左右移動(dòng)電機(jī)向加工平臺(tái)方向移動(dòng)，將搭載有主軸電機(jī)的兩個(gè)左右鉆電機(jī)靠近加工平臺(tái)；左右鉆電機(jī)負(fù)責(zé)推送主軸電機(jī)前進(jìn)進(jìn)行鉆孔加工，主軸電機(jī)安裝有刀具。在加工過(guò)程中，如果一次性加工完成，則因加工深度太深，冷卻液難以進(jìn)入，導(dǎo)致刀具溫度過(guò)高而被燒壞，鐵屑也難以排出，進(jìn)而導(dǎo)致加工失誤，影響加工精度及生產(chǎn)效率，因此，在加工過(guò)程中，需要周期性地從待加工件中退出刀具，起到退屑、散熱的作用。
1．1 系統(tǒng)工藝控制要求
雙頭盲孔鉆機(jī)的控制動(dòng)作主要分為氣缸動(dòng)作和電機(jī)控制動(dòng)作。其中，氣缸動(dòng)作完成加工件的夾緊、推料到位等工作；電機(jī)動(dòng)作完成電機(jī)的自動(dòng)加工動(dòng)作。主要的控制要求有：
(1)具有手／自動(dòng)功能狀態(tài)。手動(dòng)時(shí)，要求可以對(duì)工序中氣缸動(dòng)作與電機(jī)動(dòng)作的每個(gè)步驟進(jìn)行獨(dú)立操作，以便于試機(jī)調(diào)試。自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，需嚴(yán)格按照工藝步驟時(shí)序要求運(yùn)行。
(2)左右鉆電機(jī)必須是在左右移電機(jī)動(dòng)作完成之后才能開始動(dòng)作，以保證刀具不會(huì)碰到其他部件而被損壞。
(3)鉆孔時(shí)，要求左右鉆電機(jī)周期性地前進(jìn)后退，推送主軸電機(jī)及刀具完成整個(gè)加工動(dòng)作，即需將一個(gè)加工分成多個(gè)小線段加工，保證每次前進(jìn)加工后都能使得刀具從待加工件中退出，起到退屑和冷卻的作用效果。
(4)需要有急停保護(hù)措施。急停按鈕一按，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，同時(shí)機(jī)床所有部件動(dòng)作均停止，只能回零操作有效?；亓悴僮鲉?dòng)的同時(shí)報(bào)警取消。
(5)需要有換刀、對(duì)刀功能。當(dāng)發(fā)現(xiàn)刀具不利時(shí)，換完刀具之后，要進(jìn)行自動(dòng)對(duì)刀操作。
1．2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)采用松下PLC與威綸觸摸屏相結(jié)合的方式：威綸觸摸屏主要用于加工工藝參數(shù)的設(shè)置以及對(duì)PLC發(fā)送控制信號(hào)和顯示PLC的狀態(tài)信息(比如報(bào)警信息，正在進(jìn)行的工序號(hào)信息等)，通過(guò)觸摸屏軟件編程，將觸摸屏中的變量直接映射到PLC中，使得在觸摸屏上的各個(gè)動(dòng)作能夠直接反映在PLC中；PLC通過(guò)讀取現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)以及觸摸屏的控制信號(hào)，按照預(yù)先編好的程序進(jìn)行程序掃描之后，輸出控制信號(hào)到機(jī)床，以控制電機(jī)或者氣缸動(dòng)作；現(xiàn)場(chǎng)傳感器輸入信號(hào)由左右移電機(jī)極限位置、原點(diǎn)傳感器與左右鉆電機(jī)極限位置、原點(diǎn)傳感器和主軸電機(jī)電流傳感器等輸入信號(hào)組成。
2 硬件設(shè)計(jì)
綜合考慮系統(tǒng)工藝要求，選用松下公司生產(chǎn)的FP—X C60T PLC。該P(yáng)LC具有4個(gè)脈沖輸出，由于每個(gè)脈沖輸出均有一個(gè)脈沖輸出口和脈沖方向輸出口以及原點(diǎn)位置和極限位置輸入口，故需占用4×4=16個(gè)I／O口；再根據(jù)系統(tǒng)的其他控制要求，需設(shè)定4個(gè)輸入口(主軸超限電流和急停、啟動(dòng)輸入)和10個(gè)輸出口(包括對(duì)5個(gè)氣缸的控制輸出和報(bào)警信號(hào)、油泵信號(hào)，主軸電機(jī)過(guò)流輸出信號(hào)等)。
觸摸屏選用威綸Weinview MT506觸摸屏，
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